Uno scambiatore di calore è un dispositivo in cui il calore viene trasferito tra i refrigeranti.
Principio operativo
Gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono del tipo recuperativo, in cui i fluidi sono separati da pareti. Il loro lavoro coinvolge i processi di scambio termico tra liquidi. In questo caso potrebbe verificarsi un cambiamento nel loro stato di aggregazione. Lo scambio di calore può avvenire anche tra liquido e vapore o gas.
Vantaggi e svantaggi
Gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono comuni per le seguenti qualità positive:
- resistenza alle sollecitazioni meccaniche e ai colpi d'ariete;
- bassi requisiti di pulizia degli ambienti;
- alta affidabilità e durabilità;
- ampia gamma di modelli;
- Possibilità di utilizzo con ambienti diversi.
Gli svantaggi di questo tipo di modello includono:
- basso coefficiente di scambio termico;
- dimensioni significative ed elevato consumo di metallo;
- prezzo elevato a causa dell'aumento del consumo di metallo;
- la necessità di utilizzare dispositivi con un ampio margine in relazione al collegamento dei tubi danneggiati durante le riparazioni;
- Le fluttuazioni del livello della condensa modificano in modo non lineare il trasferimento di calore nei dispositivi orizzontali.
Gli scambiatori di calore a fascio tubiero hanno un basso coefficiente di trasferimento del calore. Ciò è in parte dovuto al fatto che lo spazio della custodia è 2 volte più grande del totale sezione trasversale tubi L'uso di deflettori guida consente di aumentare la velocità del fluido e migliorare il trasferimento di calore.
Il refrigerante passa attraverso lo spazio tra i tubi e il mezzo riscaldato viene fornito attraverso i tubi. Allo stesso modo, può anche essere raffreddato. L'efficienza del trasferimento di calore è garantita aumentando il numero di tubi o creando una corrente trasversale del refrigerante esterno.
Compensazione della dilatazione termica
La temperatura dei refrigeranti è diversa e di conseguenza si verifica la deformazione termica degli elementi strutturali. Scambiatore di calore a fascio tubiero eseguita con o senza compensazione dell'allungamento. Il fissaggio rigido dei tubi è consentito quando la differenza di temperatura tra questi e il corpo è fino a 25-30 0 C. Se supera questi limiti, vengono utilizzati i seguenti compensatori di temperatura.
- Testa "flottante" - una delle griglie non ha alcun collegamento con l'involucro e si muove liberamente in direzione assiale man mano che i tubi si allungano. Il design è il più affidabile.
- Il corpo ha un compensatore della lente sotto forma di ondulazione, che può espandersi o contrarsi.
- Sul fondo superiore è installato il compensatore del premistoppa, che ha la capacità di muoversi insieme alla griglia durante l'espansione termica.
- I tubi a forma di U si estendono liberamente nell'ambiente del refrigerante. Lo svantaggio è la complessità della produzione.
Tipologie di scambiatori di calore a fascio tubiero
Il design dei dispositivi è semplice; c'è sempre una richiesta per loro. Il corpo cilindrico è un involucro in acciaio di grande diametro. Ai suoi bordi sono presenti flange su cui sono installate le coperture. Nelle piastre tubiere, i fasci tubieri vengono fissati mediante saldatura o svasatura all'interno del corpo.
I materiali per i tubi sono acciaio, rame, ottone, titanio. I pannelli in acciaio sono fissati tra le flange o saldati all'involucro. Tra loro e il corpo all'interno si formano camere attraverso le quali passano i liquidi di raffreddamento. Esistono anche dei deflettori che modificano il movimento dei fluidi che passano attraverso gli scambiatori di calore a fascio tubiero. Il design consente di modificare la velocità e la direzione del flusso che passa tra i tubi, aumentando così l'intensità del trasferimento di calore.
I dispositivi possono essere posizionati nello spazio verticalmente, orizzontalmente o inclinati.
Diversi tipi di scambiatori di calore a fascio tubiero differiscono nella posizione delle partizioni e nella progettazione dei compensatori di espansione della temperatura. Con un numero ridotto di tubi nel fascio, l'involucro ha un diametro ridotto e le superfici di scambio termico sono piccole. Per aumentarli, gli scambiatori di calore sono collegati in serie in sezioni. Il più semplice è il design “pipe-in-pipe”, spesso realizzato in modo indipendente. Per fare ciò, è necessario selezionare correttamente i diametri dei tubi interni ed esterni e la portata del liquido di raffreddamento. La facilità di pulizia e riparazione è assicurata dai gomiti che collegano le sezioni adiacenti. Questo design viene spesso utilizzato come scambiatori di calore a fascio tubiero vapore-acqua.
Gli scambiatori di calore a spirale sono realizzati a canali forma rettangolare e saldato da fogli lungo i quali si muovono i refrigeranti. Il vantaggio è l'ampia superficie di contatto con i liquidi, lo svantaggio è la bassa pressione consentita.
Nuovi design degli scambiatori di calore
Oggigiorno sta cominciando a svilupparsi la produzione di scambiatori di calore compatti con superfici strutturate e intenso movimento di liquidi. Come risultato del loro specifiche avvicinarsi agli apparecchi a piastre. Ma anche la produzione di questi ultimi si sta sviluppando ed è difficile raggiungerli. La sostituzione degli scambiatori di calore a fascio tubiero con scambiatori di calore a piastre è consigliabile per i seguenti vantaggi:
Lo svantaggio è la rapida contaminazione delle piastre a causa delle piccole dimensioni degli spazi tra loro. Se si filtra bene il liquido refrigerante, lo scambiatore di calore funzionerà a lungo. Le piccole particelle non vengono trattenute sulle piastre lucidate e la turbolenza dei liquidi impedisce anche il deposito di contaminanti.
Aumentare l’intensità dello scambio termico dei dispositivi
Gli specialisti creano costantemente nuovi scambiatori di calore a fascio tubiero. Le caratteristiche tecniche vengono migliorate utilizzando i seguenti metodi:
La turbolizzazione dei flussi di liquidi riduce significativamente i depositi di calcare sulle pareti dei tubi. Per questo motivo non sono necessarie le misure di pulizia necessarie per le superfici lisce.
La produzione di scambiatori di calore a fascio tubiero con l'introduzione di nuovi metodi consente di aumentare l'efficienza del trasferimento di calore di 2-3 volte.
Considerando il consumo energetico e i costi aggiuntivi, i produttori spesso cercano di sostituire lo scambiatore di calore con uno scambiatore di calore a piastre. Rispetto ai tradizionali sistemi a fascio tubiero, sono migliori del 20-30% nel trasferimento di calore. Ciò ha più a che fare con la padronanza della produzione di nuove attrezzature, che attraversa ancora difficoltà.
Funzionamento degli scambiatori di calore
I dispositivi richiedono un'ispezione periodica e un monitoraggio del funzionamento. I parametri, come la temperatura, vengono misurati dai loro valori di ingresso e di uscita. Se l'efficienza del lavoro è diminuita, è necessario verificare lo stato delle superfici. I depositi di sale influiscono soprattutto sui parametri termodinamici degli scambiatori di calore dove gli spazi sono piccoli. Le superfici vengono pulite chimicamente, nonché attraverso l'uso di vibrazioni ultrasoniche e turbolizzazione dei flussi di refrigerante.
La riparazione dei dispositivi a fascio tubiero consiste principalmente nella sigillatura dei tubi che perdono, il che ne peggiora le caratteristiche tecniche.
Conclusione
Gli scambiatori di calore ottimali a fascio tubiero competono con gli scambiatori di calore a piastre e possono essere utilizzati in molti campi della tecnologia. I nuovi progetti hanno dimensioni e consumo di metallo significativamente più piccoli, il che consente di ridurre le aree di lavoro e ridurre i costi di creazione e funzionamento.
Il modo più semplice per capire come funziona uno scambiatore di calore a fascio tubiero è studiarne lo schema elettrico:
Immagine 1. Il principio di funzionamento di uno scambiatore di calore a fascio tubiero. Questo schema illustra però solo quanto già detto: due flussi di scambio termico separati e non miscibili che passano all'interno dell'involucro e attraverso il fascio tubiero. Sarà molto più chiaro se il diagramma è animato.
Figura 2. Animazione del lavoro scambiatore di calore a fascio tubiero. Questa illustrazione mostra non solo il principio di funzionamento e la struttura dello scambiatore di calore, ma anche l'aspetto dello scambiatore di calore all'esterno e all'interno. È costituito da un involucro cilindrico con due raccordi e due camere di distribuzione su entrambi i lati dell'involucro.
I tubi sono assemblati insieme e trattenuti all'interno dell'involucro da due piastre tubiere: dischi interamente metallici con fori; piastre tubiere separano le camere di distribuzione dal corpo dello scambiatore di calore. I tubi sulla piastra tubiera possono essere fissati mediante saldatura, svasatura o una combinazione di questi due metodi.
Figura 3. Griglia tubiera con fascio tubiero svasato. Il primo liquido refrigerante entra nell'involucro direttamente attraverso il raccordo di ingresso e lo lascia attraverso il raccordo di uscita. Il secondo liquido di raffreddamento viene prima fornito alla camera di distribuzione, da dove viene diretto al fascio tubiero. Una volta nella seconda camera di distribuzione, il flusso “gira” e passa nuovamente attraverso i tubi fino alla prima camera di distribuzione, da dove esce attraverso un proprio raccordo di uscita. In questo caso il flusso inverso viene indirizzato attraverso un'altra parte del fascio tubiero in modo da non interferire con il passaggio del flusso “avanti”.
Sfumature tecniche
1. Va sottolineato che i diagrammi 1 e 2 mostrano il funzionamento di uno scambiatore di calore a due passaggi (il liquido di raffreddamento passa attraverso il fascio tubiero in due passaggi: flusso diretto e inverso). In questo modo si ottiene un migliore scambio termico a parità di lunghezza dei tubi e del corpo scambiatore; tuttavia il suo diametro aumenta a causa dell'aumento del numero di tubi presenti nel fascio tubiero. Esistono modelli più semplici in cui il liquido refrigerante attraversa il fascio tubiero in una sola direzione:
Figura 4. Diagramma schematico scambiatore di calore a passaggio singolo. Oltre agli scambiatori di calore a uno e due passaggi, esistono anche scambiatori di calore a quattro, sei e otto passaggi, che vengono utilizzati a seconda delle specifiche di compiti specifici.
2. Il diagramma animato 2 mostra il funzionamento di uno scambiatore di calore con divisori installati all'interno dell'involucro che dirigono il flusso del refrigerante lungo un percorso a zigzag. In questo modo viene garantito un flusso trasversale di refrigerante, in cui il refrigerante “esterno” lava i tubi del fascio perpendicolarmente alla loro direzione, aumentando così anche il trasferimento di calore. Esistono modelli dal design più semplice, in cui il liquido refrigerante passa nell'involucro parallelamente ai tubi (vedere schemi 1 e 4).
3. Poiché il coefficiente di scambio termico dipende non solo dalla traiettoria dei flussi del fluido di lavoro, ma anche dall'area della loro interazione (in in questo caso– dalla superficie totale di tutti i tubi del fascio tubiero), nonché dalle velocità dei liquidi refrigeranti, è possibile aumentare il trasferimento di calore attraverso l'uso di tubi con dispositivi speciali - turbolatori.
Figura 5. Tubi per scambiatore di calore a fascio tubiero con zigrinatura ondulata. L'utilizzo di tali tubi con turbolatori rispetto ai tradizionali tubi cilindrici consente di aumentare Energia termica unità del 15-25%; Inoltre, a causa del verificarsi di processi a vortice in essi, si verifica l'autopulizia della superficie interna dei tubi dai depositi minerali.
Va notato che le caratteristiche di trasferimento del calore dipendono in gran parte dal materiale del tubo, che deve avere una buona conduttività termica e la capacità di resistere alle alte pressioni ambiente di lavoro ed essere resistente alla corrosione. Sulla base della totalità di questi requisiti per acqua dolce, vapore e oli scelta migliore sono marchi moderni di alta qualità di acciaio inossidabile; per acqua di mare o clorata - ottone, rame, cupronichel, ecc.
Produce scambiatori di calore a fascio tubiero standard e aggiornati secondo tecnologie moderne per nuove linee installate, e produce anche unità destinate alla sostituzione di scambiatori di calore che hanno esaurito la loro vita utile. e la sua produzione viene effettuata in base ai singoli ordini, tenendo conto di tutti i parametri e i requisiti di una specifica situazione tecnologica.
In un'economia di mercato, può essere considerato uno dei principali fattori che influenzano direttamente la determinazione della strategia di riequipaggiamento tecnologico e riequipaggiamento tecnico qualsiasi impresa. Affidabilità, efficienza, disponibilità di garanzia e servizio oggi sono gli elementi fondamentali su cui si basa il successo economico e la prosperità di tutti i partecipanti alle relazioni economiche.
Quando si acquistano nuovi tipi di apparecchiature, qualsiasi organizzazione è guidata principalmente dai criteri di cui sopra. Gli scambiatori di calore a fascio tubiero di alta qualità sono proprio queste apparecchiature efficienti ed economiche. Oggi, l'importanza di questi dispositivi per le imprese di qualsiasi profilo e focus non è nemmeno in dubbio. Al giorno d'oggi, gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono ampiamente utilizzati nei settori petrolchimico, chimico e Industria alimentare, nel settore dell'edilizia abitativa e dei servizi comunali e nel settore energetico.
La visibilità e la brillantezza di queste nuove soluzioni tecniche ed economiche, che presentano molti vantaggi rispetto alle apparecchiature obsolete, hanno recentemente attratto sempre più imprese di vari settori economia nazionale. Dopotutto, gli scambiatori di calore a fascio tubiero possono ridurre significativamente il consumo di risorse termiche, il che ha un effetto positivo sul costo di produzione e, di conseguenza, sul prezzo finale. E questo è estremamente importante nelle realtà economiche moderne con le loro condizioni di feroce concorrenza.
Gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono dispositivi in cui avviene il processo di scambio di calore tra vari mezzi di lavoro (indipendentemente dalle loro specifiche tecnologiche e dallo scopo energetico). Di norma, tali dispositivi svolgono le funzioni di riscaldatori, evaporatori, condensatori, pastorizzatori, disaeratori, economizzatori, ecc.
Gli scambiatori di calore a fascio tubiero possono avere una gamma estremamente diversificata di scopo tecnologico e utilizzato nella produzione di un'ampia varietà di profili. La gamma delle loro applicazioni oggi è insolitamente ampia. Uno scambiatore di calore a fascio tubiero, i cui principali elementi strutturali sono fasci di tubi con griglie, alloggiamento, ugelli e coperchi, può essere utilizzato come unità in cui il trasferimento di energia termica è il principale processo tecnologico, oppure come un reattore in cui lo scambio termico è esclusivamente di natura ausiliaria.
Il principio di funzionamento degli scambiatori di calore a fascio tubiero si basa sul processo di trasferimento del calore da un mezzo in movimento ad alta velocità all'interno di tubi di piccolo diametro, al fluido circolante nell'involucro. Per aumentare l'intensificazione del processo di scambio termico, tali unità sono spesso dotate di divisori speciali negli spazi dei tubi e tra i tubi.
Gli scambiatori di calore a fascio tubiero possono avere un orientamento spaziale verticale, orizzontale o inclinato (a seconda delle esigenze e in base alla facilità di installazione). Tali unità rappresentano un'alternativa a tutti gli effetti agli scambiatori di calore a piastre, rispetto ai quali, sebbene abbiano una minore efficienza di trasferimento di energia, hanno una relativa semplicità di progettazione, nonché un basso costo, che può essere un argomento decisivo nella scelta tale attrezzatura.
Le capacità tecnologiche e produttive di JSC "Experimental Machine-Building Production", nonché l'esperienza accumulata nella produzione di apparecchiature per lo scambio di calore, ci consentono di produrre scambiatori di calore di alta qualità con vasta gamma applicazioni in vari settori.
Capacità produttive per la produzione di scambiatori di calore:
- produzione di scambiatori di calore sia su disegno del cliente che secondo vari standard, GOST e TU, compresa la produzione di scambiatori di calore a fascio tubiero e a fascio tubiero
- produzione di scambiatori di calore, sia da materiale dell'Appaltatore che da materiale del Cliente, con controllo dei materiali in entrata
- realizzazione della documentazione tecnica prove idrauliche fino a 10 MPa (100 kg/cm2)
- controllo indistruttibile giunti saldati(capillare, ultrasonico (ultrasuoni), radiografico) effettuato da specialisti qualificati del nostro laboratorio certificato
- disponibilità di mezzi di sollevamento in abbinamento in treno direttamente in officina, consentendo la produzione e la spedizione di scambiatori di calore e unità condensatrici di peso superiore a 100 tonnellate
- applicazione (su richiesta del cliente) di rivestimenti protettivi anticorrosivi per la protezione da ambienti chimicamente aggressivi, ecc.
- realizzazione di un efficace isolamento termico degli scambiatori di calore e delle unità condensanti (su richiesta del cliente)
- disponibilità di personale qualificato
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I nostri vantaggi:
- Il prodotto soddisfa requisiti tecnici cliente
- Utilizzando tutta l'esperienza accumulata dall'azienda
- Interazione flessibile con il cliente
- Nessuna difficoltà di coordinazione
- Garanzia di lavorazione
- Miglioramento continuo della tecnologia di produzione e delle capacità produttive
Scambiatore di calore (o scambiatore di calore)- questo è un dispositivo in cui il calore viene trasferito da un ambiente di lavoro all'altro.
Liquidi, gas e vapori possono essere utilizzati come refrigeranti. Negli scambiatori di calore, a seconda del loro scopo, si svolgono i processi di riscaldamento o raffreddamento, ebollizione, condensazione e molti altri processi tecnologici utilizzati nell'industria metallurgica, petrolchimica, della raffinazione del petrolio, del gas, chimica e di altro tipo (compresa l'energia) e dei servizi pubblici.
Secondo il metodo di trasferimento del calore, gli scambiatori di calore sono suddivisi in miscelazione E superficiale.
Scambiatori di calore con la miscelazione di liquidi refrigeranti, in tali scambiatori di calore a miscelazione i liquidi refrigeranti sono in contatto diretto e miscelati, mentre lo scambio di calore è accompagnato da un trasferimento di massa.
Negli scambiatori di calore superficiali il trasferimento di calore avviene attraverso una solida parete divisoria e non vi è alcun contatto diretto tra i liquidi refrigeranti.
Esistono anche scambiatori di calore recuperativi e rigenerativi.
Scambiatori di calore recuperativi- questi sono scambiatori di calore in cui freddo e liquidi refrigeranti caldi si muovono in canali diversi e lo scambio di calore avviene attraverso la parete tra di loro.
IN scambiatori di calore rigenerativi I refrigeranti entrano in contatto alternativamente con la parete solida.
Il calore si accumula nella parete al contatto con un liquido refrigerante caldo e viene rilasciato al contatto con un liquido refrigerante freddo/
Scambiatori di calore a miscelazione
Scambiatori di calore a miscelazione (contatto).- si tratta di scambiatori di calore con mezzi di miscelazione, progettati per effettuare processi di trasferimento di calore e di massa mediante miscelazione diretta.
Questa è la loro principale differenza rispetto agli scambiatori di calore superficiali. Apparecchi a getto d'acqua-vapore (PSA), utilizzando un iniettore a getto come base, sono gli scambiatori di calore a miscelazione del tipo a getto più comuni. La progettazione degli scambiatori di calore a miscelazione è più semplice di quelli superficiali; il calore viene utilizzato in modo più completo grazie al contatto diretto dei refrigeranti.
Tuttavia, va notato che la miscelazione degli scambiatori di calore con la miscelazione dei fluidi è adatta solo se il processo consente tale miscelazione. Attualmente circuiti termici le grandi unità di potenza con una capacità da 300 a 1200 MW per centrali termoelettriche e centrali nucleari contengono riscaldatori di condensa di tipo misto. L'utilizzo di tali dispositivi aumenta l'efficienza complessiva del gruppo turbina. Tuttavia, il numero aggiuntivo di pompe per il pompaggio della condensa, i requisiti di protezione contro l’ingresso di acqua e le difficoltà nel posizionamento dei riscaldatori limitano l’uso diffuso dei riscaldatori misti. Questo tipo di scambiatore di calore è ampiamente utilizzato anche negli impianti per il recupero del calore dei gas di combustione, del vapore di scarico, ecc.
Gli scambiatori di calore con recupero di superficie più comuni nell'industria sono:
- scambiatori di calore a fascio tubiero
- scambiatori di calore a piastre
- scambiatori di calore a piastre
- scambiatori di calore alettati
- scambiatori di calore volumetrici e sommergibili
- scambiatori di calore twistati
- bobina
- scambiatori di calore a spirale
- scambiatori di calore a due tubi (tipo tubo in tubo).
Secondo il loro schema progettuale, i riscaldatori a fascio tubiero possono essere:
- scambiatori di calore a fascio tubiero con fissaggio rigido delle estremità dei tubi nelle piastre tubiere principali (estremità);
- scambiatori di calore a fascio tubiero con divisori trasversali intermedi lungo la lunghezza dei tubi (tra le piastre tubiere principali);
- scambiatori di calore a fascio tubiero con compensatore a lente sull'alloggiamento;
- scambiatori di calore a fascio tubiero con tubi a U;
- scambiatori di calore a fascio tubiero con camera flottante;
- scambiatori di calore a fascio tubiero con compensatore a soffietto sulla tubazione di alimentazione;
- scambiatori di calore a fascio tubiero con fasci tubieri disposti trasversalmente rispetto alla carcassa.
- semplicità di progettazione, tecnologia di produzione, installazione e riparazione
- maggiore potenza termica dei dispositivi rispetto a quelli a piastra
- sono più adatti alla pulizia, il che facilita notevolmente la manutenzione e ne aumenta la durata (il processo di pulizia è particolarmente efficace utilizzando i sistemi di pulizia delle sfere (ssho))
- manutenibilità e la sua fattibilità economica di sostituzione singole parti dispositivi
- come conseguenza di tutto quanto sopra, minori costi operativi degli scambiatori di calore a fascio tubiero
Scambiatori di calore alettati vengono utilizzati per aumentare lo scambio termico attraverso le pareti metalliche delle alette nei casi in cui i coefficienti di scambio termico su entrambi i lati della parete sono molto diversi: ad esempio quando si trasferisce il calore dal vapore condensante alla parete e dalla parete all'aria riscaldata. Le alette della superficie di scambio termico vengono introdotte dal lato della parete con coefficiente di scambio termico inferiore. Nell'industria, gli scambiatori di calore con vari tipi alette: rondella, piastra, spirale, filo, aletta, spaccatura trasversale e longitudinale, ecc. Per le alette degli scambiatori di calore viene selezionato un materiale termoconduttore a pareti sottili, che viene fissato alla parete mediante saldatura, brasatura, zigrinatura, ecc.
Scambiatori di calore a piastre vengono utilizzati per effettuare lo scambio termico tra gas e altri liquidi refrigeranti, solitamente con bassi coefficienti di scambio termico. Strutturalmente, questi dispositivi sono assemblati da piastre stampate, formando tra loro canali per un refrigerante su un lato della piastra e per un altro sull'altro.
Le piastre sono separate tra loro da distanziatori, possono essere saldate a coppie e formano la necessaria superficie di scambio termico.
Vantaggi degli scambiatori di calore a piastreè la loro compattezza, significatività, superficie riscaldante specifica rispetto al volume. Buona efficienza termica per una vasta gamma di combinazioni di parametri del refrigerante.
Svantaggi del design della piastra Questi includono l'impossibilità di utilizzare fluidi ad alta pressione, bassa potenza termica, durata di servizio limitata, difficoltà di funzionamento, pulizia, tenuta e riparazione. Requisiti aumentati alla qualità dei liquidi refrigeranti.
Scambiatori di calore a piastre sono costituiti da un sistema di piastre separatrici, tra le quali sono presenti superfici nervate - ugelli fissati alle piastre. Gli scambiatori di calore ad alette, di norma, non sono separabili e si differenziano per il tipo di alette (lisce, ondulate, intermittenti, ecc.), nonché nella direzione del mezzo di lavoro (equicorrente, controcorrente , flusso incrociato).
Negli scambiatori di calore volumetrici (scambiatori di calore a fascio tubiero con tubi a forma di U) uno dei mezzi è concentrato in un volume aperto o in un recipiente di grande volume, e il secondo scorre attraverso un fascio tubiero di tubi diritti, a forma di U o a spirale. Vengono utilizzati scambiatori di calore volumetrici a serpentino tubolare immerso o a fascio di tubi diritti.
Scambiatori di calore twistati comune nelle industrie della refrigerazione e chimiche. In tali dispositivi è possibile accogliere una superficie di scambio termico maggiore rispetto ai dispositivi a tubi diritti. Lo scambiatore di calore twistato è costituito da tubo centrale(nucleo) su cui sono avvolti a spirale fasci di tubi. Il passo di avvolgimento e la distanza tra i tubi vengono scelti in base alla condizione di pari lunghezza dei tubi. Diverse file di tubi hanno direzioni di avvolgimento diverse (sinistra e destra). I distanziatori creano uno spazio tra i tubi. Forniscono fasci di tubi ritorti Compensazione della temperatura e densità nei luoghi in cui sono incorporati. Di norma, i sistemi di tubi ritorti sono a più passaggi.
Scambiatori di calore a batteria sono dispositivi a fascio tubiero contenenti tubi a serpentina, le cui spire si trovano lungo una linea elicoidale. Possono esserci più bobine collegate al collettore di alimentazione del liquido di raffreddamento. Negli scambiatori di calore vapore-acqua, il mezzo riscaldante, il vapore, viene solitamente fornito dall'alto, mentre il mezzo raffreddato, l'acqua, viene fornito allo spazio intratubo dal basso. I dispositivi sono ampiamente utilizzati anche negli impianti di riscaldamento a condensa e alimentare l'acqua le turbine a vapore, ad esempio uno scambiatore di calore a fascio tubiero, ma ora vengono sempre più sostituite da scambiatori di calore a “camera” contenenti camere per l’alimentazione del refrigerante. Allo stesso tempo compaiono sviluppi progettuali di moderni scambiatori di calore vapore-acqua a spirale collettore da utilizzare nel sistema di riscaldamento dell'acqua di alimentazione delle turbine delle centrali termoelettriche e delle centrali nucleari. Secondo gli sviluppatori, l'uso di tali dispositivi può fornire una riduzione molto significativa del consumo di metalli di tutte le apparecchiature di scambio termico delle turbine a vapore.
Scambiatori di calore a spirale sono uno dei dispositivi più semplici in termini di progettazione e sono costituiti da due nastri di acciaio avvolti a spirale attorno a un divisorio centrale e formanti due canali a spirale paralleli per i mezzi di lavoro. I canali a spirale di sezione rettangolare sono limitati alle estremità da coperchi in cui sono presenti tubi per l'alimentazione o lo scarico del fluido. Inoltre, i dispositivi vengono solitamente utilizzati a portate basse, nonché a differenze di pressione e temperatura dei fluidi di lavoro. Negli ultimi anni gli apparecchi sono stati sostituiti anche da scambiatori di calore a piastre.
Scambiatori di calore a doppio tubo Il tipo “pipe-in-pipe” è utilizzato nell’industria da molto tempo. I dispositivi sono convenienti anche per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti di lavoro sotto alta pressione. Questi scambiatori di calore raggiungono buoni coefficienti di trasferimento del calore. Sono abbastanza semplici da produrre, installare e utilizzare e, in assenza di necessità di pulizia, sono saldati. Tuttavia, nonostante la semplicità del design, tali scambiatori di calore sono piuttosto ingombranti e il loro consumo specifico di metallo è elevato rispetto ad altri dispositivi. Per questo motivo il campo di applicazione di tali scambiatori di calore è in continua diminuzione.
La nostra esperienza di produzione dimostra che un fattore importante che influenza la qualità della produzione di apparecchiature complesse come gli scambiatori di calore funzionanti sotto pressione non è solo la disponibilità documentazione tecnica, ma anche sviluppato tecnicamente con competenza tecnologia di produzione. Desideriamo attirare la vostra attenzione sul fatto che, a differenza della documentazione tecnica e delle attrezzature di produzione, tecnologia di produzione- non si tratta di una categoria replicabile; è legato a una produzione specifica, che offre a quest'ultima seri vantaggi rispetto ai concorrenti che non dispongono di una propria tecnologia collaudata nel tempo. È ovvio che la tecnologia di produzione già padroneggiata e collaudata ci consente di iniziare la produzione di prodotti in serie e su piccola scala nel più breve tempo possibile, nonché di padroneggiare rapidamente la produzione di singoli campioni pilota di prodotti.
Condensatori principali della turbina
Servono per creare il vuoto nel tubo di scarico della turbina, preserva, primario deareazione e il ritorno della condensa del vapore proveniente dalla turbina al ciclo. Allo stesso tempo, il condensatore fa parte del sistema di caldaie della stazione. La depressione nel condensatore è creata dalla condensazione del vapore scaricato nella turbina, a seguito della forte diminuzione del volume specifico durante la trasformazione del vapore in condensa e dell'aspirazione dei gas incondensabili dal condensatore.
Nei moderni e potenti impianti con turbine a vapore vengono utilizzati quasi esclusivamente condensatori di tipo superficiale, in cui l'acqua di raffreddamento viene pompata all'interno dei tubi dei fasci tubieri situati nello spazio del vapore dei condensatori. Il vapore proveniente dalla turbina entra in contatto con la superficie fredda dei tubi e su di essi si condensa, trasferendo il calore della formazione del vapore all'acqua di raffreddamento che scorre all'interno dei tubi. La condensa scorre nella parte inferiore del condensatore e viene pompata fuori dal raccoglitore di condensa mediante pompe per condensa. L'aria e i gas non condensabili che penetrano attraverso le perdite dell'impianto vengono rimossi dal condensatore espulsori. La condensa del vapore viene utilizzata per alimentare le caldaie ed è di grande valore perché... subisce un elevato grado di purificazione. Il condensatore non deve consentire un eccessivo raffreddamento della condensa e deve avere una resistenza minima all'acqua di raffreddamento. Il vuoto teoricamente possibile nel condensatore dipende solo dalla temperatura e dalla quantità di acqua di raffreddamento disponibile. Il vuoto pratico durante il funzionamento dipende dalla perfezione della progettazione del condensatore, dalla densità del vuoto della parte dell'unità turbina sotto vuoto e dalla pulizia dei tubi del condensatore.
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Progettazione di condensatori, per turbine di varia potenza da 25 a 1200 MW, è determinato dalla posizione nell'impianto e dal progetto della fondazione, ad esempio, se la superficie di scambio termico del condensatore raggiunge 8800 m2 e contiene fino a 84000 tubi, allora il la massa di un tale condensatore raggiunge le 2000 tonnellate.
Tutti i condensatori sono una struttura spaziale complessa situata sotto un vuoto profondo. Le custodie dei condensatori sono realizzate in lamiera di acciaio al carbonio e presentano alette interne, e sono inoltre rinforzate con controventi longitudinali e trasversali in acciaio tondo. I tubi di raffreddamento sono fissati alle loro estremità nelle piastre tubiere principali e presentano supporti nei divisori tubieri intermedi. Il posizionamento delle partizioni nell'alloggiamento viene effettuato in base alle vibrazioni per eliminare pericolose forme di vibrazione dei tubi. Le camere dell'acqua sono generalmente saldate e dispongono di coperchi apribili per la sostituzione dei tubi. Per accedere all'interno delle camere dell'acqua per piccoli lavori, le coperture sono dotate di portelli. Nella parte superiore possono essere integrati uno o due condensatori riscaldatore rigenerativo bassa pressione
. I condensatori di solito hanno tutta la linea dispositivi per ricevere vapore e acqua da varie apparecchiature di installazione di turbine necessarie per il ciclo.
CJSC "Experimental Machine-Building Production" offre ai suoi clienti non solo la produzione attrezzature tecnologiche, non solo i servizi della nostra base produttiva, ma anche molti anni di esperienza, tecnologie produttive collaudate e la disponibilità di personale qualificato per risolvere esattamente i vostri problemi.
Gli scambiatori di calore sono dispositivi che servono a trasferire il calore da un liquido refrigerante (sostanza calda) a una sostanza fredda (riscaldata). Come refrigeranti è possibile utilizzare gas, vapore o liquidi. Oggi, tra tutti i tipi di scambiatori di calore, gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono i più utilizzati. Il principio di funzionamento di uno scambiatore di calore a fascio tubiero è quello caldo e refrigeranti freddi muovendosi lungo due canali diversi. Il processo di scambio termico avviene tra le pareti di questi canali.
Unità di scambio termico
Tipi e tipi di scambiatori di calore a fascio tubiero
Uno scambiatore di calore è un dispositivo piuttosto complesso e ne esistono molte varietà. Gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono un tipo di scambiatore di calore recuperativo. Gli scambiatori di calore sono suddivisi in tipi a seconda della direzione del movimento del liquido di raffreddamento. Sono:
- flusso incrociato;
- controcorrente;
- flusso diretto.
Gli scambiatori di calore a fascio tubiero prendono il nome perché i tubi sottili attraverso i quali si muove il refrigerante si trovano al centro del guscio principale. La velocità con cui si muoverà la sostanza dipende da quanti tubi ci sono al centro dell'involucro. Il coefficiente di trasferimento del calore, a sua volta, dipenderà dalla velocità di movimento della sostanza.
Per la produzione di scambiatori di calore a fascio tubiero vengono utilizzati acciai legati e ad alta resistenza. Questi tipi di acciai vengono utilizzati perché questi dispositivi, di norma, operano in un ambiente estremamente aggressivo che può causare corrosione.
Anche gli scambiatori di calore sono suddivisi in tipologie. Vengono prodotti i seguenti tipi di questi dispositivi:
- con compensatore di temperatura del corpo;
- con tubi fissi;
- con tubi a U;
- con testa flottante.
Vantaggi degli scambiatori di calore a fascio tubiero
Le unità a fascio tubiero sono state recentemente molto richieste e la maggior parte dei consumatori preferisce questo tipo di unità. Questa scelta non è casuale: le unità a fascio tubiero presentano numerosi vantaggi.
Scambiatore di calore
Il vantaggio principale e più significativo è l'elevata resistenza di questo tipo di unità ai colpi d'ariete. La maggior parte dei tipi di scambiatori di calore prodotti oggi non hanno questa qualità.
Il secondo vantaggio è che le unità a fascio tubiero non richiedono un ambiente pulito. La maggior parte dei dispositivi in ambienti aggressivi sono instabili. Ad esempio, gli scambiatori di calore a piastre non hanno questa proprietà e sono in grado di funzionare esclusivamente in ambienti puliti.
Il terzo vantaggio significativo degli scambiatori di calore a fascio tubiero è la loro elevata efficienza. In termini di efficienza può essere paragonato a scambiatore di calore a piastre, che è il più efficace sotto molti aspetti.
Pertanto, possiamo affermare con sicurezza che gli scambiatori di calore a fascio tubiero sono una delle unità più affidabili, durevoli e altamente efficienti.
Svantaggi delle unità a fascio tubiero
Nonostante tutti i vantaggi, questi dispositivi presentano anche alcuni svantaggi che vale la pena menzionare.
Il primo e più significativo svantaggio sono le grandi dimensioni. In alcuni casi, l'uso di tali unità deve essere abbandonato proprio a causa delle loro grandi dimensioni.
Il secondo svantaggio è l’elevato consumo di metallo, che è la ragione del prezzo elevato degli scambiatori di calore a fascio tubiero.
Scambiatore di calore in metalloGli scambiatori di calore, compresi quelli a fascio tubiero, sono dispositivi piuttosto capricciosi. Prima o poi hanno bisogno di riparazioni e ciò comporta alcune conseguenze. La parte “più debole” dello scambiatore di calore sono i tubi. Molto spesso sono la fonte del problema. Durante la conduzione Lavoro di riparazione Va tenuto presente che a seguito di qualsiasi intervento, il trasferimento di calore potrebbe diminuire.
Conoscendo questa caratteristica delle unità, i consumatori più esperti preferiscono acquistare scambiatori di calore con una “riserva”.
